Question

Каковы цитологические доказательства кроссинговера?​

Answer 1

Ответ:

Цитологическое (цитогенетическое) доказательство кроссинговера:

Прямые цитологические свидетельства обмена частей хромосом во время кроссинговера были получены в начале 30-х годов у дрозофилы и кукурузы.

Пример:  опыт Штерна, проведенный на D. melanogaster.

Обычно две гомологичные хромосомы морфологически неразличимы. Штерн исследовал Х-хромосомы, которые имели морфологические различия и, следовательно, были гомологичны не полностью. Однако гомология между этими хромосомами сохранялась на большей части их длины, что позволяло им нормально спариваться и сегрегировать в мейозе (то есть нормально распределяться по дочерним клеткам). Одна из Х-хромосом самки в результате транслокации, т. е. перемещения фрагмента Y-хромосомы, приобрела Г-образную форму. Вторая Х-хромосома была короче нормальной, так как часть ее была перенесена на IV хромосому.

Были получены самки, гетерозиготные по указанным двум, морфологически различным, Х-хромосомам, а также гетерозиготные по двум генам, локализованным в Х-хромосоме: Bar (В) и carnation (cr).

Ген Bar – это полудоминантный ген, влияющий на количество фасеток и, следовательно, форму глаза (мутанты с аллелем В имеют полосковидные глаза). Ген cr контролирует окраску глаз (аллель cr+ обусловливает нормальную окраску глаз, а аллель cr – окраску глаз цвета красной гвоздики). Г-образная Х-хромосома несла аллели дикого типа В+ и cr+, укороченная хромосома – мутантные аллели В и cr. Самки указанного генотипа скрещивались с самцами, имевшими морфологически нормальную Х-хромосому с аллелями cr и В+. В потомстве самок было два класса мух с некроссоверными хромосомами (crB / crB+ и cr+B+ / crB+) и два класса мух, фенотип которых соответствовал кроссоверам (crB+ / crB+ и cr+B / crB+).

Цитологическое исследование показало, что у кроссоверных особей произошел обмен участками Х-хромосом, и, соответственно, изменилась их форма. Все четыре класса самок имели по одной нормальной, т. е. палочковидной, хромосоме, полученной от отца. Кроссоверные самки содержали в своем кариотипе преобразованные в результате кроссинговера Х-хромосомы – длинную палочковидную или двуплечую с короткими плечами.

Эти опыты, так же как и одновременно полученные аналогичные результаты на кукурузе, подтвердили гипотезу Моргана и его сотрудников о том, что кроссинговер представляет собой обмен участками гомологичных хромосом и что гены действительно локализованы в хромосомах.

Answer 2

Кроссинговер - это процесс, при котором участки хромосом обмениваются генетическим материалом между гомологичными хромосомами во время мейоза, что ведет к генетической вариабельности и уникальной комбинации генов у потомства .

Цитологическое доказательство кроссинговера основывается на наблюдении и документировании этого процесса в клетках. Один из цитологических методов, используемых для этого, - это микроскопия. Используя микроскоп, ученые могут наблюдать хромосомы и изменения, происходящие с ними в процессе кроссинговера .

Молекулярный механизм кроссинговера включает в себя несколько этапов. Сначала белок Spo11 делает целевые двойные разрезы в цепи ДНК строго определённым образом, преимущественно в промоторах и GC-обогащённых областях. Затем происходит гомологичная рекомбинация, которая включает в себя два основных механизма: путь репарации двуцепочечных разрывов (DSBR-путь) и путь синтезозависимого отжига цепи (SDSA-путь). Кроссинговер происходит в ходе DSBR-пути .

В ходе DSBR-пути, когда двуцепочечный разрыв в цепи обнаружен, белковый комплекс MRX встает по обе стороны от разрыва, после чего следует отрезание 5'-концов, проходящее в два отдельных этапа. Затем происходит внедрение нуклеопротеидной нити в похожую или идентичную цепь ДНК. В результате образуется D-петля, после чего ДНК-полимераза продлевает 3'-концы. Получившаяся перекрёстная структура называется структурой Холлидея. Вслед за этим на внедрённой цепи происходит синтез ДНК, эффективно восстанавливая её комплементарно гомологичной хромосоме в том месте, откуда была вытеснена D-петля .

Кроссинговер имеет важное значение для генетической вариабельности и эволюции. Без кроссинговера, генетический материал передавался бы постоянно одинаковым образом из поколения в поколение, что привело бы к образованию популяций с минимальной генетической вариабельностью. Кроссинговер же позволяет создать новые комбинации генов, способствуя эволюционному прогрессу и выживанию видов .